铣镗舵叶法兰面及孔的专用机床设计thedesignofspecialmachinetoolformillingandbo
摘 要摘 要本文主要介绍了镗铣舵叶法兰面及孔的专用机床的设计,在该机床上可以完成镗孔、扩孔、铣削和磨削等多道工序,生产所需消耗的时间将大大降低,加工精度将有很大的提升,并且有利于保证加工精度的稳定性,能节约大量的社会资源。根据设计要求确定采用卧式主轴的布局方案,先对主运动进行设计,确定机床的主参数和切削用量;后对其他三条传动链进行设计,包括滚珠丝杠的计算、选用和校核,电动机的计算与选型,齿轮副的设计与校核;最后对主轴箱进行三维建模。本机床具有原理正确、加工精度高、加工效率高、减轻劳动强度、极大缩短加工时间和降低加工成本的众多优点。通过传感器等纯自动化的操作,避免了人工参与(装夹、对刀、打磨、试配等)的麻烦和精度难以保证的缺点。由于本机床本身没有专用夹具,是通过划线调整和千斤顶等工具将舵叶移动到加工位置,所以经过简单的调整,即可改装为其他专用机床,用于其他大型零件的法兰面或孔的加工,使本机床具有了很高的实用价值和推广意义。关键词舵叶,法兰面,专用机床,滚珠丝杠
目 录
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景 1
1.2 选题的目的和意义 1
1.3 国内外现状及存在的问题 2
1.4 本文的主要研究内容 3
第二章 舵叶加工专用机床方案的确定 4
2.1 舵叶的加工要求 4
2.2 方案的确定 4
2.2.1进给部分的方案确定 4
2.2.2整体方案的设计 6
2.3方案的最终阐述 8
第三章 舵叶加工专用机床传动机构的设计 10
3.1 切削用量的确定 10
3.1.1 铣削用量的确定 10
3.1.2 镗削用量的确定 11
3.2 主参数的确定及主电机的选型 11
3.3 纵向进给传动系统的设计 12
3.4 横向进给传动系统的设计 19
3.5 上下进给传动系统的设计 23
3.6 主要参数 26
第四章 舵叶加工专用机床零部件的强度校 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景 1
1.2 选题的目的和意义 1
1.3 国内外现状及存在的问题 2
1.4 本文的主要研究内容 3
第二章 舵叶加工专用机床方案的确定 4
2.1 舵叶的加工要求 4
2.2 方案的确定 4
2.2.1进给部分的方案确定 4
2.2.2整体方案的设计 6
2.3方案的最终阐述 8
第三章 舵叶加工专用机床传动机构的设计 10
3.1 切削用量的确定 10
3.1.1 铣削用量的确定 10
3.1.2 镗削用量的确定 11
3.2 主参数的确定及主电机的选型 11
3.3 纵向进给传动系统的设计 12
3.4 横向进给传动系统的设计 19
3.5 上下进给传动系统的设计 23
3.6 主要参数 26
第四章 舵叶加工专用机床零部件的强度校 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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核 27
4.1 滚珠丝杠的校核 27
4.1.1 滚珠丝杠的定位误差的校核 27
4.1.2 滚珠丝杠的刚度校核 30
4.1.3 滚珠丝杠的稳定性验算 32
4.2 齿轮副的抗弯疲劳强度校核 33
第五章 主轴箱的三维建模 34
5.1 概述 34
5.2 主要零件的三维建模 34
5.3 纵向移动导轨的三维建模 38
5.4 丝杠螺母副的三维建模 39
5.5 主轴箱装配的三维建模 39
结 语 41
致 谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1本课题的研究背景
中国拥有总长度超过3.2万公里海岸线,还有十分丰富的河流网,包括母亲河黄河与长江。沿大陆海岸线和江河沿线,有许多优良海湾和港口城市,而且水路运输要比陆路有效率的多,并且隋朝就修筑了大运河。有了水路条件就不能不提到船,所以中国自古以来又是一个造船业十分发达的国家,明朝郑和就多次大规模出洋,没有高超的造船技术,那也是不可能实现的。近些年来,随着改革开放的深入,中国的造船业的发展又进入了一个快车道。
根据韩国媒体报道,2016年以来中国造船企业所掌握的订单数已经成为了世界造船市场上的第一名,远远甩开了日本和韩国。在全世界造船业都很不景气的前提下(2016年全球总的船只订单数只有2015年同期的三成),中国造船企业的成功是可喜可贺的。
在如此好的发展机遇面前,我们当然需要对自己的造船技术进行发展和提高。船舶能够正常航行和转向离不开一个非常重要的零部件舵,它是船体上除了主船身以外的一个至关重要的零部件,虽然舵叶不是船体主结构但是舵叶建造质量的高低将直接影响船舶的质量和航行时候的稳定性。而舵叶由于其体型的庞大,也是造船行业里的一个重点和难点。
1.2 选题的意义和目的
传统的通用机床虽然能够加工多种零件,但是他只能对该零件进行单刀、单轴或者单面加工,比方说普通车床就这能车削外圆、端面和螺纹,对于有特殊要求的零件也就无能为力了,强行加工也就无法保证精度和生产效率了。而专用机床虽然通常只针对某一个零进行多刀、多面、多轴 、多工位加工,但是由于是专用的,所以在生产效率和精度上都要远远超过普通机床。大型半悬挂舵叶船的舵叶外形十分复杂,体积庞大,大的甚至能够超过两层楼房,而且舵叶的质量也特别大,通常情况下一件舵叶的质量就能超过20吨,零件表面需要加工的部位也十分繁多,要求的加工精度也高于普通零件,如舵叶的舵销锥孔、法兰表面及连接螺栓孔等。因此如果使用普通机床加工舵叶法兰面的话不仅制造周期长,工期长,而且制造技术难度也是相当的大。由于专用机床是针对某一零件设计的,所以在装夹和加工方面具有先天的优势,而且甚至可以采用多轴、多工序或者多面同时加工的方式,所以生产效率要比通用机床高出很多。专用机床一般都是在普通机床上进行改造和升级的,比方说本设计的舵叶法兰面加工专用机床就是采用的车床床身,所以在很多方面,比如零部件都具有很高的互换性,在设计及维护时能够方便的进行选用和置换,能极大缩短设计和制造的周期,降低维护成本。综上可以看出专用机床的优点是,高生产率和低成本,广泛用于中大批量生产中,并且在全自动化机械化生产中有着不可取代的地位。随着造船行业的飞速发展,小型船只已经无法满足当前全球运力的发展了,想要成功,造船厂必须拥有制造大型船只的技术和能力,而大型船只的舵叶连接法兰面及螺纹孔长久以来都是机加工的一个难点和重点,由于零件的体积和质量使得大型舵叶法兰面在普通设备上很难加工,必须采用大型数控镗铣床或专用机床加工。相比于专用机床,在国内的造船企业中使用大型数控落地镗铣床加工大型舵叶法兰面显然不是特别合适,不论从加工成本、加工精度的层面上来讲,还是从生产效率和劳动强度上来说都大大落后。
本设计针对舵叶连接法兰面及孔的专用机床,在该机床上可以完成镗孔、扩孔、铣削和磨削等多道工序,生产效率和加工精度都大大提高,并且有利于保证加工精度稳定性,节约社会资源。
1.3国内外现状及存在的问题
专用机床是随着第一次工业革命的深入而发展起来的。在专用机床中绝大部分零件都是标准件,因此具有极高的互换性。最早的专用机床是1911年由美国人在制成的,用于加工汽车的零件,由于福特的流水线生产方式,因此对零件的快速加工和大批量量产有了很高的要求,所以专用机床的优势也就显现出来了。刚开始的时候,各个机床制造企业都有各自的部件生产标准。为了提高不同制造企业的标准通用部件的互换性,便于降低生产成本和维修保养,1953年美国通用汽车公司和福特汽车公司与美国机床制造企业协商,确定了专用机床通用部件标准化的准则,即类似于我国现在的国标尺寸和型号,但对部件结构未作规定。二十世纪中期以后,随着机械化自动化的飞速发展以及传感器的大量运用,专用机床的加工精度也随之大幅提升。镗孔精度可达IT7~6级,孔距精度可达0.03~0.02μm,铣削平面的平面度可达0.05mm/1000mm,表面粗糙度可低达2.5~0.63μm。
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